(57)【要約】【課題】  燃焼カロリー及び、燃焼時の二酸化炭素やＮＯx、ＳＯx等の発生を抑えて、燃焼炉の耐久性向上と環境適性の付与を可能とする。【解決手段】  石油系プラスチックス１，２とバイオプラスチックス３とガラスや金属、プラスチックス類以外の他の材質類４とを含み、バイオプラスチックス３の含有率が１０質量％以上のシュレッダーダストを圧縮固形化して構成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳酸系樹脂組成物を１０質量％以上含有する樹脂廃棄物を含む固体燃料。
【請求項２】
前記樹脂廃棄物は、シュレッダー処理されたシュレッダーダストである請求項１に記載の固体燃料。
【請求項３】
前記シュレッダーダストは圧縮して固形化されている請求項２に記載の固体燃料。
【請求項４】
前記樹脂廃棄物は、自動車及び／又は家電製品用の樹脂部材からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料に関し、詳しくは、燃焼処理を簡易に行なえ、環境負荷の少ない固体燃料（特に固形燃料）に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂構成物などの作製に必要なエネルギーには、これまで主に重油が一般に用いられてきた。ところが、重油を用いたエネルギーの使用は、燃焼時に二酸化炭素の発生を伴ない、大気中への二酸化炭素の増大は地球温暖化に繋がり、環境負荷が懸念されている。そのため、最近ではサトウキビの絞り粕（バガス）等を燃焼させてボイラーにて電力化する等のエネルギー化が検討されてきている。
【０００３】
一方、自動車や家電製品などは使用後回収された後に、一部の部品は中古部品として市場に供給されるが、それ以外はシュレッダー処理等されて再資源化に供される。このうち、金属類は選別されて再資源として回収されるものの、ガラス屑や廃プラスチックス類などは一般に、廃材として埋め立て処分されるのが実状である。特にプラスチックス類は、廃材の中でも多くの割合を占めており、近年は産業廃棄物として取り扱われている。
【０００４】
自動車等では近年、解体段階、シュレッダー段階、シュレッダー後の分別段階等の各段階においてリサイクル性の向上が図られ、廃材量は減少方向を辿っている。しかしながら、リサイクルに供し得ないシュレッダーダストについては依然、埋め立て処分に頼る以外になく、シュレッダーダストの埋め立て処分に代わる新たな経路の構築が求められている。
【０００５】
新たな経路の一つとして、焼却処分するサーマル処理が検討されている。その例として、シュレッダーダストを燃焼後、その燃焼ガスを炉内に導入し溶鉱炉のコークスとして再利用したり（例えば、特許文献１参照）、燃焼してガス化した成分を種々の材料に変換する廃棄物のガス化処理（例えば、特許文献２参照）、等の技術が提案されている。
【０００６】
しかしながら、前者では場所的な制限があり、輸送エネルギーが発生するほか、燃焼で発生する二酸化炭素の大気中への放出が懸念され、後者では材料変換時のエネルギー消費が大きく、二酸化炭素の増大を助長してしまうことにもなる。
【０００７】
また、上記のようなシュレッダーダストを燃焼させた場合、単にシュレッダー処理しただけのシュレッダーダストには多量のオレフィン系成分が含まれているため、燃焼時の燃焼カロリーが大きく、また、炭素分が多い以外にＣ，Ｈ，Ｏ以外の他の元素も多く含まれることから、環境を阻害したり燃焼炉に悪影響を与える有害成分（ＮＯx、ＳＯx等）が発生する可能性が高い。そのため、燃焼炉の寿命短縮やコストの増大が問題とされている。
【０００８】
他方、近年では植物（バイオマス）や植物資源から合成されたバイオプラスチックスが生分解性を有する等の点から注目され、種々の分野で利用されてきているが、植物は二酸化炭素を吸収し成長する種であるため、燃焼させても大気中から吸収した以上の二酸化炭素を放出することにはならない。
【０００９】
上記に関連して、乳酸系樹脂組成物を主成分として含む自動車部品又は家電部品に由来するシュレッダーダストは、部品のリサイクル性向上の点で優れるとの開示がなされたものがある（例えば、特許文献３参照）。これは、再び自動車等用の部品へのリサイクルが容易であるとするものの、燃料への適用及び燃焼に伴なう上記問題の回避に対しては考慮されていない。
【特許文献１】特許第３２９３４３１号
【特許文献２】特許第３０７９０５１号
【特許文献３】特開２００３−１２８９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、廃材として埋め立て処分されて、特にリサイクルに供されないプラスチックス類は、二酸化炭素やＮＯx、ＳＯx等の発生による環境悪化（地球温暖化など）や炉の耐久性（耐用年数など）の低下などの点から、直ちに燃焼廃棄することは困難とされていた。したがって、バイオプラスチックスの使用率も低い状況下では、焼却処分するサーマル処理も現実的とはいえない。
【００１１】
しかしながら、従来エネルギー源として用いられている重油の代替燃料として、地球環境や炉などに悪影響を及ぼさない方法による廃プラスチックス類の利用が可能であれば、重油の使用量を大幅に削減でき、二酸化炭素やＮＯx等の有害成分の発生量低減や石油資源の枯渇解消に寄与すると共に、廃プラスチックスの廃棄処理も簡易に行なえるようになり、埋め立て処分の必要性、埋立地確保や埋立費用等の問題も解消され得るものと期待される。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、燃焼カロリーが低く、燃焼時の二酸化炭素やＮＯx、ＳＯx等の発生が抑えられ、燃焼炉の耐久性向上及び環境適性の付与に適合した固体燃料（好ましくは固形燃料）を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、自動車や家電製品などの、中古用途などのある必要回収部品や材料を分別した残渣中の有機プラスチックス成分として植物系プラスチックス（バイオプラスチックス）を含むことが、燃料として用いたときの二酸化炭素やＮＯx等の有害成分の発生の抑制に寄与し、ひいては地球環境の悪化（地球温暖化など）の抑止が期待されるとの知見を得、かかる知見に基づいてなされたものである。前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の固体燃料は、乳酸系樹脂組成物を１０％以上含有する樹脂廃棄物を用いて構成したものである。
【００１５】
本発明においては、熱エネルギー又は電気エネルギーを得るための燃料を、カーボンニュートラルな植物資源である乳酸系樹脂組成物を含有する樹脂廃棄物を用いて構成するので、重油を燃料とする場合に比し、燃焼させたときの二酸化炭素の発生やＮＯx、ＳＯx等の有害成分の発生を抑制することができ、地球温暖化や大気汚染等の環境負荷の抑止に大きく貢献することができる。
【００１６】
また、植物や植物資源を原料としたポリエステルやナイロンの燃焼カロリーは、石油資源を原料とするオレフィン系のプラスチックスの１／３〜１／２程度であるため、樹脂廃棄物中の乳酸系樹脂組成物の含有比を１０質量％以上とすることで、燃焼時の熱量が低く抑えられると共に、燃料中に占めるＣ，Ｈ，Ｏ以外の元素量が低減され、燃焼により発生するＮＯx、ＳＯx等の有害成分の量が少なくなるので、燃焼炉を傷めにくく燃焼炉の寿命が向上し、燃焼炉の仕様の簡略化が可能で、低コスト化にも寄与する。
【００１７】
本発明においては、自動車や家電製品等の樹脂廃棄物をシュレッダー処理して得られたシュレッダーダストの形態で用いることができる。自動車や家電製品等は一般に、使用後回収されて一部の部品を中古部品として市場供給用に分別した後、その残渣はシュレッダー処理されているが、従来廃材として埋め立て処分されていたシュレッダー処理済のプラスチックス類の多くを燃料として利用可能にすることで、プラスチックス材がエネルギー資源として有効に利用され、埋め立て処分の必要性も解消されると同時に、重油消費量も軽減されるので、地球温暖化や大気汚染等を招く環境負荷を解消すると共に、埋め立て量の低減が図られ、埋立地確保及び埋立費用等の問題をも解消できる。
【００１８】
本発明の固体燃料は、上記のような樹脂廃棄物に由来するシュレッダーダストを圧縮によって固形化された固形燃料に構成されるのが望ましい。シュレッダーダストは圧縮することが可能であり、これにより小容積のコンパクトな固形物とすることができる。また、圧縮してなる固形燃料は、嵩が小さく運搬が容易で輸送エネルギーを低く抑えることができ、専用タンクや燃焼炉と接続するための配管等が不要なほか、貯蔵も簡易に行なうことができる。
【００１９】
上記の樹脂廃棄物は、自動車及び／又は家電製品用の樹脂部材で好適に構成することができる。埋め立て処分される廃材の多くは、自動車と家電製品とに由来する樹脂部材（特に廃プラスチックス類）であり、これらのエネルギー資源としての有効利用が促進される結果、埋め立ての必要性及び埋立て量が大幅に軽減されると共に、重油消費量も大幅に低減することが可能であり、燃焼時の二酸化炭素及びＮＯx等の有害成分の発生をより効果的に抑制することができ、環境負荷の抑止に有効である。
【００２０】
本発明の固体燃料は、これまで燃焼廃棄できずに埋め立て処分されてきた有機資源、特にプラスチックス類を有効利用する経路の構築を可能とし、樹脂製品の製造から廃棄に至る過程で発生する環境問題、燃焼炉に関わる問題、埋立地及び埋立て費用の問題をはじめとする諸問題を解消できる新たなエネルギー系統を形成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃焼カロリーが低く、燃焼時の二酸化炭素やＮＯx、ＳＯx等の発生が抑えられ、燃焼炉の耐久性向上及び環境適性の付与に適合した固体燃料（好ましくは固形燃料）を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の固体燃料について更に詳細に説明する。
本発明の固体燃料は、乳酸系樹脂組成物を含み、該乳酸系樹脂組成物の含有量が１０質量％以上である樹脂廃棄物を用いたことを特徴とするものである。
【００２３】
前記乳酸系樹脂組成物は、乳酸系樹脂及び必要に応じ他の成分を含んでなる組成物である。前記乳酸系樹脂としては、例えば、Ｌ−乳酸を構成単位とするポリＬ−乳酸、Ｄ−乳酸を構成単位とするポリＤ−乳酸、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸とを構成単位とするポリＤＬ−乳酸等、及びこれらの混合物が挙げられ、Ｌ−乳酸及び／又はＤ−乳酸には、乳酸系以外の他の単量体が共重合されていてもよい。
【００２４】
前記他の単量体には、ＰＨＢ（ポリ−３−ヒドロキシ酪酸エステル）、ＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）等が含まれる。
【００２５】
前記他の単量体が共重合されている場合、共重合体中における他の単量体の共重合比としては、モル比で３０％以下とするのが好ましい。乳酸系以外の単量体の重合比率を上記範囲に抑えることで、乳酸系樹脂組成物の含有量が１０質量％以上であるときに効果的に本発明の効果を奏することができる。
【００２６】
なお、乳酸系樹脂の重合法としては、特に制限はなく、縮重合法、開環重合法など公知の方法のいずれによって重合されたものであってもよい。例えば、縮重合法による場合は、乳酸系樹脂はＬ−乳酸もしくはＤ−乳酸又はこれらの混合物を直接脱水縮重合することにより任意の組成に構成されたものである。また、開環重合法による場合は、乳酸系樹脂は乳酸の環状二量体であるラクチドを、必要に応じて重合調整剤等と共に混合し、触媒を用いて重合させることにより、任意の組成に構成されたポリ乳酸系重合体としたものである。前記ラクチドには、Ｌ−乳酸の２量体であるＬ−ラクチド、Ｄ−乳酸の２量体であるＤ−ラクチド、Ｌ−乳酸及びＤ−乳酸からなるＤＬ−ラクチドがある。
【００２７】
前記樹脂廃棄物は、上記の乳酸系樹脂組成物のほかに、乳酸系樹脂以外の石油を原料とした樹脂成分（石油系プラスチックス）、及び樹脂成分（プラスチックス類）以外の材料が含まれていてもよい。
【００２８】
前記「石油を原料とした樹脂成分」は、特に制限されるものではなく、代表的な例として、ウレタン系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂などを挙げることができる。
【００２９】
また、前記「樹脂成分以外の材料」には、低分子量のオイルや、シュレッダー時に分別できなかった微量の金属（Ｆｅ，Ａｌ，Ｃｕ等）などが含まれる。
【００３０】
乳酸系樹脂組成物の樹脂廃棄物中における割合は、環境負荷の抑止、燃焼炉の耐久性向上及び仕様の簡略化、並びに後述するように圧縮固形化した場合の接着力（成形性）向上の点で、高いほど望ましく、３０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が特に好ましい。
【００３１】
前記樹脂廃棄物は、適宜選択した形態で用いることが可能であるが、シュレッダー処理されたシュレッダーダストの形態で好適に用いることができる。シュレッダー処理を行なう装置については、特に制限はなく、従来よりシュレッダー業界で使用されている公知の装置を適宜選択すればよい。
【００３２】
シュレッダー処理は、ダストサイズが１〜１０ｍｍの範囲で行なうことが好ましく、１〜５ｍｍの範囲で行なうことがより好ましい。ダストサイズを上記範囲とすることで、より容易に燃焼可能となると共に、後述するように圧縮固形化する場合に、接着性（成形性）をより向上でき、より小容積の固形物に成形することが可能である。
【００３３】
本発明の固体燃料の形態としては、特に制限はなく、シュレッダー処理されたままの状態（例えば、粉状、綿状、繊維状など）、シュレッダー処理後に加圧、減圧吸引等して圧縮されてなる固形状態など、適宜選択することができる。中でも、乳酸系樹脂を上記範囲で含有する樹脂廃棄物に由来するシュレッダーダストを圧縮固形化した形態（固形燃料）が最も好ましい。圧縮により小容積に成形でき、輸送や貯蔵などに好適であると共に、所望の大きさ、形状に作製することが可能である。
【００３４】
固形化したときの形状としては、特に制限はなく、例えば立方体、直方体、球体、棒状体、板状体など、場合により公知の形状を適宜選択することができる。また、固形化サイズについても特に制限はなく、輸送エネルギーや貯蔵の観点からは小さい方が望ましく、最も長い辺もしくは直径を１０〜１００ｍｍの範囲とするのが実用的である。
【００３５】
圧縮固形化する場合、目的や場合に応じて、被圧縮物である樹脂廃棄物に加えて更に、上記した乳酸もしくはポリ乳酸、又はＰＢＳ、ＰＨＢ等の熱可塑性のモノマー又はそのポリマー成分を結着材料として混合することができる。これにより、粉砕物であるシュレッダーダストを固形化するときの微細なダスト間の接着性、つまり成形性を向上させることができ、固形化を容易に行なうことができる。ここでのポリ乳酸やモノマー成分等には、例えば、部品や部材等を作製する過程で不要となったバイオプラスチックス類やモノマー類を使用することができる。これによっても、資源の有効利用が図れると共に、低コスト化にも寄与する。
【００３６】
前記結着材料の混合割合は、適宜選択すればよいが、シュレッダーダストの質量に対して、５〜２０質量％が好ましい。
【００３７】
シュレッダーダストの圧縮は、例えば、固形燃料形状のキャビンを有する上・下型（オス・メス型）とプレス機等を用いて行なうことができる。
【００３８】
圧縮する場合の圧縮圧としては、特に制限はないが、固形状態を安定的に保持する等の観点から、１〜１００ＫＰａが望ましく、特に１０〜５０ＫＰａとするのが好ましい。
【００３９】
また、圧縮すると共に加熱することも可能である。例えば、加熱と同時に加圧して圧縮する方法、予め加熱した後に加圧して圧縮する方法など、いずれの方法でも行なうことができる。具体的には、温度可変のホットプレート、熱板等を使用することができる。
【００４０】
加熱時の加熱温度としては、樹脂廃棄物中のプラスチックス成分及び／又は結着材料の少なくとも一成分が溶融する温度以上が望ましく、一般には１７０〜２００℃が好適である。
【００４１】
また、圧縮して所望形状に成形した後、別途加熱して固形化するようにしてもよい。この場合の加熱には、例えばオーブン等を使用することができる。この場合の加熱温度も、上記同様の範囲が好適である。
【００４２】
次に、固形燃料の作製方法について、使用済車両を用いた場合を一例に説明する。
廃車のために回収された使用済車両から、ガソリンやオイル等の液体類、バッテリー等の危険物類、及び中古品として再利用が可能な部品をあらかじめ取り外した後、ガラスや内装類と共にスクラップ処理してボディースクラップとする。このボディースクラップを、シュレッダー機を用いて繊維状、粉状、綿状等に粉砕し、シュレッダーダストを得る。粉砕後のシュレッダーダストは、ガラス類、金属類（Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ等）、プラスチックス類、及び他の材質類などが混在する状態にあり、金属類及びガラス類は磁力、比重等の利用や人力によって分別、選別されて、例えば図１に示すように、石油系プラスチックス１，２とバイオプラスチックス３とガラスや金属、プラスチックス類以外の他の材質類４とが混在する、プラスチックス類が主成分のシュレッダーダストに成分調整される。
【００４３】
プラスチックス類を主成分に含むシュレッダーダストは、自動車の内装であるシートクッションやインパネ、ファブリック部品等を構成する石油系プラスチックス、及びコンソール等を構成するバイオプラスチックスの各種プラスチックス品に由来するものである。この石油系プラスチックスには、ウレタン発泡樹脂、ポリプロピレン及びポリエチレン等のオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、及びこれらの誘導体などが含まれており、また、バイオプラスチックスには、ポリ乳酸及びその誘導体などが含まれている。
【００４４】
本発明においては、上記の石油系プラスチックスとバイオプラスチックスとを、樹脂廃棄物であるシュレッダーダストの全体に占めるバイオプラスチックス（乳酸系樹脂組成物）の量が１０質量％以上（望ましくは上記の好ましい範囲）となるように混合して用いられる。
【００４５】
次に、プラスチックス類を主成分に含むシュレッダーダストに、必要に応じて結着材料を加え（例えば図２中のＰＨＢ／ＰＢＳ５）、形状、サイズを決定して加熱、加圧し圧縮することにより、例えば図２に示す立方形状に溶融固化された固形燃料を得ることができる。
【００４６】
本発明の固体燃料は、種々の分野で広く使用可能であり、特にこれまで重油を燃料としてきた機関等の代替燃料として好適であり、具体的には、燃焼炉の加熱用燃料、火力発電用燃料、石油化学品生産用ボイラーの燃料などの幅広い燃料用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４８】
（実施例１）
廃車のために回収された使用済車１台を用意し、はじめにガソリンやオイル等の液体類及びバッテリー等、並びにその他中古品として再利用可能な部品をあらかじめ取り外した後、ガラスや内装類と共にボディースクラップとし、このボディースクラップをシュレッダー機（商品名：一軸粉砕機、富士テック（株）製）を用いて長さ０．５〜１．０ｃｍの繊維状ダストとなるように粉砕し、シュレッダーダストを得た。
【００４９】
粉砕後のシュレッダーダストは、ガラス類、金属類（Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ等）、プラスチックス類、及び他の材質類などが混ざり合った状態にあるため、金属類を磁力等の利用や人力によって分別し、さらに比重等を利用してガラス類などとの混合物からプラスチックス類を選別して、図１に示すように、石油系プラスチックス１，２とバイオプラスチックス３とガラスや金属、プラスチックス類以外の他の材質類４とが混在する、プラスチックス類が主成分の繊維状樹脂ダストとした。
【００５０】
得られた繊維状樹脂ダストは、車両内装であるシートクッションやインパネ、ファブリック部品等の石油系プラスチックス及びコンソール等のバイオプラスチックスの各種プラスチック品に由来するものである。石油系プラスチックスは、ウレタン発泡樹脂、ポリプロピレン及びポリエチレン等のオレフィン樹脂、並びにポリエステル樹脂を主成分とし、バイオプラスチックスはポリ乳酸を主成分とする成分構成となっている。
【００５１】
繊維状樹脂ダスト中のバイオプラスチックスの含有率を各々のプラスチック品の成形に用いられている各樹脂量（質量）から換算し算出したところ、バイオプラスチックスの含有率〔バイオプラスチックス／繊維状樹脂ダスト×１００〕は、２８．９％であった。
【００５２】
引き続いて、上記の繊維状樹脂ダストに、該繊維状樹脂ダスト１質量部に対して１０質量部のポリ乳酸（工程内廃材；結着材料）を加えた後、これを加熱圧縮機（製品名：小型熱プレス、（株）シンデン製）を用いて、圧力５０ＫＰａ、温度１８０℃の条件で加熱圧縮して、図２に示すように、一辺５ｃｍの立方形状に溶融固化し、本発明の固形燃料を得た。
【００５３】
（実施例２）
実施例１において、バイオプラスチックスの含有率を９０．４％としたこと以外、実施例１と同様にして、本発明の固形燃料を得た。
【００５４】
（比較例１）
実施例１において、バイオプラスチックスの含有率を７．３％としたこと以外、実施例１と同様にして、比較の固形燃料を得た。
【００５５】
（評価）
上記より得られた本発明の固形燃料及び比較の固形燃料について、下記の評価を行なった。評価結果は下記表１に示す。
【００５６】
１．燃焼熱
各々の固形燃料をそれぞれ炉で燃焼させ、燃焼時の燃焼カロリー［kcal／g］を計測した。
【００５７】
２．二酸化炭素の発生量（１）
前記１．燃焼熱の評価において、燃焼させたときに発生した二酸化炭素の量〔ＣＯ2量（１）〕を測定した。単位「ｋｇ-ＣＯ2／ｋｇ」は、１ｋｇ当りのＣＯ2発生量を表す。以下同様。
【００５８】
３．二酸化炭素の発生量（２）
前記２．二酸化炭素の発生量（１）で得たＣＯ2量（１）から、植物時代に吸収した二酸化炭素の量を差し引いた二酸化炭素の量〔すなわち、内在する石油系プラスチックスが燃焼時に発するＣＯ2量；ＣＯ2量（２）〕を算出した。
【００５９】
【表１】
2006188584.tif 000003
【００６０】
前記表１に示すように、ポリ乳酸を１０％以上含有した実施例では、比較例に比して、燃焼カロリーが大幅に抑えられ、発生する二酸化炭素の量も低減することができた。したがって、燃焼炉の耐久性能の長期保持、及びＮＯx、ＳＯx等の有害成分の発生低減が可能であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】プラスチックス類を主成分とするシュレッダーダストの構成例を説明するための図である。
【図２】シュレッダーダストを圧縮固形化した固形燃料の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２…石油系プラスチックス
３…バイオプラスチックス
５…ＰＨＢ、ＰＢＳ（結着材料）
【図１】
2006188584.tif 000004
【図２】
2006188584.tif 000005